CN106556249A - 一种矿热炉电极电弧调整的方法、装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种矿热炉电极电弧调整的方法、装置及电子设备，该方法包括：获取冶炼阶段的三相电极信息、熔炉信息及控制模型参数；根据所述冶炼阶段的三相电极信息和熔炉信息，获取矿热炉电极电弧长度；将所述矿热炉电极电弧长度与所述控制模型参数进行比较，获取比较结果；根据所述比较结果，调整所述矿热炉电极电弧。本发明的技术方案不但可以避免矿热炉电极电弧调整过程中人工操作的主观性，还可以提高调整精度。

Description

一种矿热炉电极电弧调整的方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种矿热炉电极电弧调整的方法、装置及电子设备。
背景技术
矿热炉属于电弧炉系列的一种。所述矿热炉冶炼的产品有电石，硅铁类，铁合金等。矿热炉冶炼的核心理论是：通过电离空气形成定向高温离子流电弧，将电能转换成热能，为还原反应提供足够高的温度场。在西北地区，此类矿热炉冶炼厂家非常多，并且炉型也越来越大，比如一台25000KVA矿热炉，每小时用电量就是25000度，每天用电量达60万度，这样的炉型在全国有两千多家，90％以上分布在西北地区，主要分布在宁夏、内蒙、陕西、甘肃、青海、新疆等地。传统矿热炉的配电操作主要是依靠人工经验来完成。由于配电操作人员的经验水平参差不齐，加之现有设备不能完全反映出矿热炉的实际状况，工艺始终处于波动状态，造成了矿热炉冶炼指标时好时坏，生产成本不能很好的控制，有时炉况恶化，吨产品电耗由3000度升至3600度，并且在很长的一段周期内才能将炉况调整过来，甚至严重时要清炉，重新再开炉，造成巨额经济损失，无疑使高耗能企业雪上加霜，严重阻碍了该行业的发展。
现有电热炉在冶炼的过程中，通常是依靠人工进行观察电流、电压表的数值，进行手动控制电极的升降。具体控制电极升降过程为：当电流或电压大于规定值时，提升电极；当电流或电压小于规定值时，下降电极。即使现有技术中采用自动控制原理进行电极升降的方法，也同样是依据人工操控的原理。
在现有矿热炉电极电弧调整的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
现有技术中矿热炉电极电弧调整中人工操作的主观性较大、精确度不高，经常出现电极升降距离过大或长时间不动，引起电弧的长度不合理，造成大量热量损失。
发明内容
本发明提供了一种矿热炉电极电弧调整的方法、装置及电子设备，以解决矿热炉电极电弧调整中人工操作的主观性较大、精确度不高造成的升降电极引起的电弧过长或长时间不动造成大量热量损失的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种矿热炉电极电弧调整的方法，该方法包括：
获取冶炼阶段的三相电极信息、熔炉信息及控制模型参数；
根据所述冶炼阶段的三相电极信息和熔炉信息，获取矿热炉电极电弧长度；
将所述矿热炉电极电弧长度与所述控制模型参数进行比较，获取比较结果；
根据所述比较结果，调整所述矿热炉电极电弧。
根据本发明的另一个方面，提供了一种矿热炉电极电弧调整的装置，该装置包括：
信息采集单元，用于获取冶炼阶段的三相电极信息、熔炉信息及控制模型参数；
信息获取单元，用于根据所述冶炼阶段的三相电极信息和熔炉信息，获取矿热炉电极电弧长度；
比较单元，用于将所述矿热炉电极电弧长度与所述控制模型参数进行比较，获取比较结果；
调整单元，用于根据所述比较结果，调整所述矿热炉电极电弧。
根据本发明的再一个方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：如上所述的矿热炉电极电弧调整的装置。
本发明的有益效果是：通过对压放电极、电极消耗、熔池液面高度、升降电极长度及次数参数与所述控制模型参数进行比较分析，获取到电极位置，并根据采样分析电弧起弧点信息进一步与所述控制模型参数进行比较判断是否达到最佳位置，从而保证冶炼电极电弧长度，电弧出力最佳，提高电效率，达到节能增产的目的。
附图说明
图1是本发明一个实施例的一种矿热炉电极电弧调整的方法流程图；
图2是本发明一个实施例的一种矿热炉电极电弧调整的装置结构示意图；
图3是本发明一个实施例的一种电子设备的结构框图；
图4是本发明一个实施例的一种矿热炉电极电弧调整的方法的控制逻辑示意图。
具体实施方式
矿热炉电极电弧调整过程中，冶炼电极电弧的状态取决于电极端头和放电体的距离、放电体的导电性、电压以及电极周围的温度和炉料介质的电阻特性。在冶炼过程中，随着炉底熔池液面的不断升高，炉料重力性下塌，电极端头因烧损、反应而上移及熔池导电性能的变化，需要适时调整电极的实时冶炼位置，以保持炉内电弧功率能够处于最侍状态，同时还要能够保持三相电极电弧的基本相同，以维持三相电极释放相同的电弧功率，保持相同大小的还原反应区域，同时使供电系统能够达到较高的电效率。达此目的的关键之一就是能够对电极端头位置和熔池液面高度的精确测量判断，然后才能适时调整电极位置，维持电弧长度，提高入炉有效功率，使电弧出力最佳。
本发明技术方案就是根据获取冶炼阶段的三相电极信息、熔炉信息及控制模型参数；根据所述冶炼阶段的三相电极信息和熔炉信息，获取矿热炉电极电弧长度；将所述矿热炉电极电弧长度与所述控制模型参数进行比较，获取比较结果；根据所述比较结果，调整所述矿热炉电极电弧。
实施例一
图1是本发明一个实施例的一种矿热炉电极电弧调整的方法流程图，参见图1，该方法包括：
101：获取冶炼阶段的三相电极信息、熔炉信息及控制模型参数；其中，所述三相电极信息包括：相电压、线电流、压放时间、烘焙时间；所述熔炉信息包括：废气温度、炉内压力、变压器一次电压、变压器一次电流、变压器二次电压、变压器二次电流、熔池温度、熔池液面位置、原材料质量数据、炉体几何尺寸；所述控制模型参数包括：电极位置、电极电参数、熔池数据。
102：根据所述冶炼阶段的三相电极信息和熔炉信息，获取矿热炉电极电弧长度。
103：将所述矿热炉电极电弧长度与所述控制模型参数进行比较，获取比较结果。
104：根据所述比较结果，调整所述矿热炉电极电弧。
需要说明的是，本发明技术方案还包括：获取调整后的矿热炉电极信息；
根据所述调整后的矿热炉电极信息，获取所述矿热炉电极电弧长度，以便进一步判断所述矿热炉电极电弧长度电弧长度是否达到设定值，即达到最佳位置。
还需要说明的是，所述矿热炉为电石炉或者铁合金炉。
基于以上实施例，以下对本发明技术方案的原理进行详细说明，具体参见图4；本发明一种矿热炉电极电弧调整方法，根据冶炼阶段、炉料情况、电极位置、融池高度、炉压等与控制模型中各个阶段控制模型参数进行比较确定电极位置，控制电极升降，使电弧出力最佳。根据矿热炉的电气参数和几何参数建设模型骨架即控制模型。根据冶炼产品各类设计模型器官，根据产品冶炼工艺完善模型控制神经。其中，设所述冶炼阶段分为产品出炉T1、恢复冶炼T2、高效冶炼T3等冶炼阶段；所述熔池液面高压HR，熔池半径Hr，电极长度H1，压放电极长度H2，每分钟电极变化长度ΔH，工作电极长度H，每分钟产品产量Δm1，出炉产品质量m2，A相电流值Ia、电压值Ua,B相电流值Ib、电压值Ub，C相电流值Ic、电压值Ic，冶炼电流允许值I1，电流误差限值I2；
设定值LN电弧长度公式：L＝Ua/(√3)-0.55x10xI-30mm；电极长度H1(n)＝H1(n-1)+H2-t*ΔH*k1-Hs+Hx；熔池液面高度HR＝HR0+(t*Δm1-m2)/(ρ*∏*Hr^2)；
在满足I1-I2<Ia、Ib、Ic<I1+I2的前提下，一般情况下，当电弧长度L<LN时，提升电极至电弧长度LN；当电弧长度L>LN时，降低电极；T1阶段电极随熔池液面下降而下降；在T2阶段电极会随熔池变化和塌料情况进行升降，不遵循绝对电流平衡；在T3阶段电极随熔池液面上升，上升幅度由电极消耗、相电压变化、压放电极、材料、压力等情况，综合计算控制电极升降；电极初步稳定后，对其进行采样分析，分析起弧点、电弧能量等数据，与控制进行对比，对电极位置进行微调。
图4是本发明的控制逻辑示意图。其中，废气温度、炉内压力、变压器一次电压、变压器一次电流、变压器二次电压、变压器二次电流等现场信号经数据单元的数据采集模块采集，处理为工程数据送至数据统计模块，经过分析处理后与控制模型进行比较，得出矿热炉当前状态的处理方法，将处理方式传给逻辑控制单元，进行外部控制和内外部显示。
实施例二
图2是本发明一个实施例的一种矿热炉电极电弧调整的装置结构示意图，参见图2，该装置20包括：
信息采集单元201，用于获取冶炼阶段的三相电极信息、熔炉信息及控制模型参数，用于实现附图4中数据采集功能；
信息获取单元202，用于根据所述冶炼阶段的三相电极信息、熔炉信息，获取矿热炉电极电弧长度，用于实现附图4中数据统计功能；
比较单元203，用于将所述矿热炉电极电弧长度与所述控制模型参数进行比较，获取比较结果，实现附图4中分析处理功能中的比较处理；
调整单元204，用于根据所述比较结果，调整所述矿热炉电极电弧。
需要说明的是，该装置还包括：
调整信息获取单元，用于获取调整后的矿热炉电极信息；
电弧长度获取单元，用于根据所述调整后的矿热炉电极信息，获取所述矿热炉电极电弧长度，以便进一步判断所述矿热炉电极电弧长度达到最佳位置。
还需要说明的是，所述矿热炉为电石炉或者铁合金炉。
本发明技术方案中的矿热炉电极电弧调整的装置的实现原理与所述矿热炉电极电弧调整的方法相同，此处不在赘述。
实施例三
图3是本发明一个实施例的一种电子设备的结构框图，参见图3，该电子设备30包括：矿热炉电极电弧调整的装置301；该装置与上述实施例二中的实现原理相同，此处不再赘述。
本发明的有益效果是：通过对压放电极、电极消耗、熔池液面高度、升降电极长度及次数参数与所述控制模型参数进行比较分析，获取到电极位置，并根据采样分析电弧起弧点信息进一步与所述控制模型参数进行比较判断是否达到最佳位置，从而保证冶炼电极电弧长度，电弧出力最佳，提高电效率，达到节能增产的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种矿热炉电极电弧调整的方法，其特征在于，该方法包括：
获取冶炼阶段的三相电极信息、熔炉信息及控制模型参数；
根据所述冶炼阶段的三相电极信息和熔炉信息，获取矿热炉电极电弧长度；
将所述矿热炉电极电弧长度与所述控制模型参数进行比较，获取比较结果；
根据所述比较结果，调整所述矿热炉电极电弧。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
获取调整后的矿热炉电极信息；
根据所述调整后的矿热炉电极信息，获取所述矿热炉电极电弧长度，以便进一步判断所述矿热炉电极电弧长度是否达到设定值。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述矿热炉为电石炉或者铁合金炉。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述冶炼阶段分为产品出炉阶段T1、恢复冶炼阶段T2和高效冶炼阶段T3。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述三相电极信息包括：三相电极的相电压、线电流、电极长度；所述熔炉信息包括：熔池液面高度和熔池半径。
6.一种矿热炉电极电弧调整的装置，其特征在于，该装置包括：
信息采集单元，用于获取冶炼阶段的三相电极信息、熔炉信息及控制模型参数；
信息获取单元，用于根据所述冶炼阶段的三相电极信息和熔炉信息，获取矿热炉电极电弧长度；
比较单元，用于将所述矿热炉电极电弧长度与所述控制模型参数进行比较，获取比较结果；
调整单元，用于根据所述比较结果，调整所述矿热炉电极电弧。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
调整信息获取单元，用于获取调整后的矿热炉电极信息；
电弧长度获取单元，用于根据所述调整后的矿热炉电极信息，获取所述矿热炉电极电弧长度，以便进一步判断所述矿热炉电极电弧长度是否达到设定值。
8.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述矿热炉为电石炉或者铁合金炉。
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的装置，其特征在于，所述冶炼阶段分为产品出炉阶段T1、恢复冶炼阶段T2和高效冶炼阶段T3；
所述三相电极信息包括：三相电极的相电压、线电流、电极长度；所述熔炉信息包括：熔池液面高度和熔池半径。
10.一种电子设备，其特征在于，该设备包括：如权利要求6至权利要求9中任意一项所述的矿热炉电极电弧调整的装置。
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